Dispositif de forage à trajectoire contrôlée et procédé de réglage de trajectoire correspondant

Abstract

 Le dispositif de forage comporte au moins deux stabilisateurs (7a, 7b, 7c) espacés suivant la direction longitudinale du train de tiges. Les pistons (17a, 17b, 17c) de ces stabilisateurs sont solidaires les uns des autres et comportent des moyens (35, 37) communs de création d'une perte de charge dans le fluide de forage. Des surfaces d'actionnement (19a, 19b, 19c) comportant des rampes (40) et des parties complémentaires joignant ces rampes coopèrent avec des doigts (20) pour réaliser l'extraction de lames d'ap­pui (21). Les rampes (40) et les parties complémentai­res des surfaces d'actionnement des stabilisateurs (7a, 7b, 7c) sont alignées dans la direction longitu­dinale et sont telles que pour chaque position succes­sive stable des pistons (17a, 17b, 17c), les lames d'appui (21) sont dans des positions d'extraction constituant une combinaison différente de la précéden­te.

Description

[0001] L'invention concerne un dispositif de forage à trajectoire contrôlée et un procédé de réglage de trajectoire.

[0002] Le brevet Français 2.579.662 décrit un dis­positif de forage à trajectoire contrôlée comportant un train de tiges creuses dans lesquelles circule un fluide de forage. Un outil de forage est fixé à l'une des extrémités du train de tiges et au moins un dispo­sitif de stabilisation permettant de contrôler la tra­jectoire de l'outil de forage est fixé au train de ti­ges, généralement au voisinage de l'outil. Le disposi­tif de stabilisation comporte un corps relié au train de tiges ayant un alésage central coaxial à l'alésage des tiges, au moins une lame d'appui montée mobile ra­dialement dans le corps et un piston monté mobile dans la direction axiale de l'alésage du corps pour l'ac­tionnement de la lame d'appui dans le sens de son ex­traction radiale. L'extraction radiale de la ou des lames d'appui est obtenue par déplacement axial du piston entre une position initiale et une position fi­nale, sous l'effet d'un moyen de commande ayant le fluide de forage pour source d'énergie. Un moyen élas­tique tel qu'un ressort assure le rappel du piston dans sa position initiale. De même, des moyens élasti­ques assurent le rappel des lames d'appui dans leur position rétractée.

[0003] Le piston est monté mobile dans l'alésage central du corps du dispositif de stabilisation ou stabilisateur, non seulement en translation mais aussi en rotation autour de l'axe du train de tiges. Ce pis­ton comporte sur sa surface latérale externe, une sur­face d'actionnement continue constituée par des rampes longitudinales inclinées dans une direction radiale par rapport à l'axe des tiges, placées les unes à la suite des autres suivant la périphérie du piston et reliées entre elles par des parties complémentaires ayant généralement un niveau constant dans la direc­tion radiale sur toute leur longueur, c'est-à-dire qu'elles sont à une distance constante de l'axe du train de tiges sur toute leur longueur. Ces parties complémentaires assurent à la fois le déplacement en rotation pas à pas du piston par des parties courbes et son retour à la position initiale.

[0004] A chacune des lames d'appui est associé au moins un doigt d'actionnement monté mobile radialement dans le corps du stabilisateur et coopérant d'une part avec la surface d'actionnement du piston et d'autre part avec la lame d'appui.

[0005] En outre, le piston et le corps du stabili­sateur comportent des moyens complémentaires pour créer une perte de charge très fortement accrue dans le fluide de forage en circulation, en fin de mouve­ment d'actionnement du piston. Une mesure de pression du fluide de forage, effectuée depuis la surface, per­met ainsi de détecter et d'enregistrer les déplace­ments successifs du piston. On peut connaître ainsi à tout moment la position des lames d'appui dont la sé­quence de déplacement en direction radiale est prédé­terminée par l'inclinaison et la position des rampes.

[0006] De préférence, le piston est actionné par un dispositif créant une perte de charge dans le fluide de forage en circulation.

[0007] Selon un mode de réalisation permettant d'a­méliorer le réglage de trajectoire, le dispositif com­porte au moins deux stabilisateurs reliés au train de tiges en des endroits espacés axialement le long de ce train de tiges. En plaçant les lames d'appui de ces stabilisateurs espacés axialement le long du train de tiges dans des positions d'extraction radiale parfai­tement déterminées, on peut contrôler la direction de l'axe du train de tiges, c'est-à-dire la direction du forage, les lames d'appui venant en contact avec les bords du trou foré.

[0008] Dans le cas d'un train de tiges comportant plusieurs stabilisateurs ayant eux-mêmes chacun plu­sieurs positions d'extraction de leurs lames d'appui, on dispose ainsi d'un ensemble pouvant fournir un certain nombre de combinaisons de position d'extrac­tion des lames des différents stabilisateurs situés le long du train de tiges. Ces différentes combinaisons permettent, par leur mise en oeuvre, des corrections de trajectoire qui peuvent être relativement fines et relativement nombreuses. Ce moyen d'actionnement est sensiblement équivalent au déplacement d'un stabilisa­teur à diamètre constant le long du train de tiges. Il est bien évident cependant que l'actionnement de sta­bilisateurs à diamètre variable placés en série sur le train de tiges peut être commandé à distance, depuis la surface, alors que le changement de position d'un stabilisateur à diamètre fixe le long du train de ti­ges nécessite une remontée de l'ensemble du train de tiges, c'est-à-dire un arrêt du forage. Le contrôle de trajectoire utilisant plusieurs stabilisateurs présen­te donc un très grand avantage pratique.

[0009] Toutefois, la commande à distance de plu­sieurs stabilisateurs indépendants nécessite l'utili­sation de moyens complexes.

[0010] Une action fine et diversifiée sur la direc­tion de forage peut alors nécessiter l'utilisation d'un équipement de forage complexe et coûteux.

[0011] Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de forage à trajectoire contrôlée com­ portant un train de tiges creuses dans lesquelles circule un fluide de forage, un outil de forage fixé à l'une des extrémités du train de tiges et au moins deux dispositifs de stabilisation reliés au train de tiges en des endroits espacés axialement le long de ce train de tiges, comportant chacun un corps relié au train de tiges ayant un alésage central coaxial à l'a­lésage des tiges, au moins une lame d'appui montée mo­bile radialement dans le corps et un piston monté mo­bile dans la direction axiale de l'alésage pour l'ac­tionnement de la lame d'appui dans le sens de son ex­traction radiale par déplacement axial du piston entre une position initiale et une position finale, sous l'effet d'un moyen de commande ayant le fluide de fo­rage pour source d'énergie, la lame et le piston étant rappelés par des moyens élastiques dans leur position rétractée et dans leur position initiale, respective­ment, chacun des pistons étant monté mobile dans l'a­lésage central du corps correspondant, non seulement en translation mais aussi en rotation autour de l'axe du train de tiges et comportant, sur sa surface laté­rale externe, des rampes longitudinales inclinées dans une direction radiale par rapport à l'axe des tiges, placées les unes à la suite des autres suivant la pé­riphérie du piston et reliées entre elles pour consti­tuer une surface d'actionnement continue, par des par­ties complémentaires pour le déplacement en rotation pas à pas du piston et son retour à sa position ini­tiale, au moins un doigt d'actionnement monté mobile radialement dans le corps coopérant avec la surface d'actionnement d'une part et la lame d'autre part, dispositif qui permette d'assurer la commande des sta­bilisateurs par des moyens simples et peu coûteux tout en autorisant une action fine et diversifiée sur la trajectoire du forage.

[0012] Dans ce but, les pistons des dispositifs de stabilisation de forme tubulaire sont solidaires l'un de l'autre et comportent des moyens de création d'une perte de charge dans le fluide de forage communs et les rampes et parties complémentaires constituant la surface d'actionnement de chacun des pistons sont ali­gnées dans la direction longitudinale par rapport aux rampes et/ou parties complémentaires des autres pis­tons, l'inclinaison des rampes et/ou le niveau cons­tant dans la direction radiale des parties complémen­taires alignées étant tels que, pour chaque position successive stable des pistons, après une rotation autour de l'axe, les lames des dispositifs de stabili­sation soient dans des positions d'extraction consti­tuant une combinaison différente de la précédente.

[0013] Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limi­tatif, un dispositif de forage suivant l'invention comportant un ensemble de trois stabilisateurs reliés au train de tiges en des endroits espacés axialement le long du train de tiges.

La Fig. 1 est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif de forage à trajectoire contrôlée sui­vant l'invention, en position de travail.

La figure 2 est une vue en coupe longitudi­nale détaillée des trois stabilisateurs du dispositif suivant l'invention.

La figure 3a est une vue développée de la surface d'actionnement du piston du premier stabili­sateur, dans le sens de l'écoulement du fluide de fo­rage.

La figure 3b est une vue développée de la surface d'actionnement du piston du second stabilisa­teur.

La figure 3c est une vue développée de la surface d'actionnement du troisième stabilisateur.

[0014] Sur la Fig. 1, on voit une installation de forage comportant un train de tiges de forage 1 por­tant à son extrémité inférieure un outil de forage 2 et relié à son autre extrémité, par un conduit 4, à une installation de pompage 5 permettant l'injection de boue de forage par l'intérieur du train de tiges 1, au niveau de l'outil 2 en position de travail dans le fond du trou 3.

[0015] Le train de tiges 1 comporte des tiges suc­cessives telles que 1a et 1b qui sont reliées, entre elles et à l'outil de forage 2, par des éléments in­termédiaires. Ces éléments intermédiaires comportent en particulier des stabilisateurs 7a, 7c et des pièces de jonction 9.

[0016] Le troisième stabilisateur 7b disposé entre les stabilisateurs 7a et 7c n'a pas été représenté pour des raisons de simplification.

[0017] Sur le dispositif de pompage 5 est placé un moyen de mesure 6 de la pression de pompage de la boue de forage.

[0018] Un ensemble de mesure 8 est associé à l'ou­til et permet en particulier des mesures d'orientation du train de tiges 1.

[0019] Sur la figure 2, on voit une partie d'un train de tiges de forage qui comporte à l'une de ses extrémités un raccord fileté femelle 11 de forme coni­que et, à son autre extrémité, un raccord fileté mâle 12 également de forme conique. Les raccords 11 et 12 permettent de relier l'ensemble représenté sur la fi­gure 2 au train de tiges du dispositif de forage re­présenté sur la figure 1. Le raccord fileté 11, ou raccord amont, permet de relier l'ensemble représenté à la partie du train de tiges assurant sa jonction avec l'installation de pompage 5 du fluide de forage qui circule dans l'ensemble représenté, suivant le sens de la flèche 13.

[0020] Le raccord 12, ou raccord aval, permet de relier l'ensemble à la partie du train de tiges com­portant l'outil de forage 2 destiné à venir en fond de trou.

[0021] Le raccord 11 peut être relié, par exemple, à une tige de forage et le raccord 12 à la garniture de l'outil ou à l'ensemble de mesure 8 associé à l'ou­til de forage.

[0022] L'ensemble représenté correspond aux trois stabilisateurs successifs 7a, 7b et 7c, disposés suc­cessivement dans le sens de circulation du fluide de forage, c'est-à-dire dans le sens allant de l'amont vers l'aval.

[0023] On ne décrira ci-dessous que l'un des stabi­lisateurs, les autres ayant une structure identique faisant intervenir des éléments correspondants. Les éléments correspondants des stabilisateurs 7a, 7b et 7c seront affectés des mêmes repères, avec toutefois l'utilisation de l'indice a, b ou c, pour préciser que l'élément appartient aux stabilisateurs 7a, 7b ou 7c.

[0024] Le stabilisateur 7a comporte un corps 15a ayant un alésage central 16a dont l'axe correspond à l'axe 18 du train de tiges. Un piston 17a est monté dans l'alésage 16a, à la fois coulissant dans la di­rection de l'axe 18 et rotatif autour de cet axe. Le piston 17a comporte une double surface d'actionnement 19a, 19ʹa usinée en creux dans sa paroi latérale. La forme de cette surface d'actionnement sera décrite plus en détail en se référant à la figure 3a.

[0025] La coupe axiale de la figure 2 est une coupe brisée correspondant à deux plans de coupe à 120° se raccordant sur l'axe 18 du train de tiges, si bien que les parties des surfaces d'actionnement 19a et 19ʹa représentées sur la figure 2 sont disposées dans des plans à 120°.

[0026] Des doigts d'actionnement 20a, 20ʹa de di­rection radiale sont en contact par une de leurs ex­trémités avec les surfaces d'actionnement 19a, 19ʹa, respectivement.

[0027] Le stabilisateur 7a comporte trois doigts tels que 20a placés à 120° les uns des autres autour de l'axe 18, dans des logements prévus dans la paroi du corps 15a du stabilisateur. Le stabilisateur 7a comporte de même trois autres doigts 20ʹa placés à 120° les uns des autres autour de l'axe 18.

[0028] Les doigts 20a et 20ʹa sont en contact par leur extrémité opposée à leur extrémité coopérant avec les surfaces d'actionnement 19a et 19ʹa respective­ment, avec trois lames d'appui 21a disposées à 120° et montées mobiles dans la direction radiale, par rapport au corps 15a du stabilisateur.

[0029] Les lames 21a sont rappelées en position ré­tractée, c'est-à-dire vers l'intérieur du corps 15a, par des ressorts à lames 22a maintenus par des pièces de fermeture 23a. Les ressorts 22a permettent égale­ment de maintenir les doigts 20a, 20ʹa en contact avec les surfaces d'actionnement 19a, 19ʹa, par l'intermé­diaire des lames d'appui 21a.

[0030] Les surfaces d'actionnement telles que 19a, 19ʹa comportent des rampes de direction longitudinale inclinées dans une direction radiale par rapport à l'axe 18 du train de tiges. De telles rampes inclinées 40 sont visibles sur les surfaces d'actionnement 19b, 19ʹb et 19c, 19ʹc des stabilisateurs 7b et 7c respec­tivement. On comprend que la coopération des rampes des surfaces d'actionnement et des doigts 20, 20ʹ des stabilisateurs permet d'obtenir un déplacement des lames d'appui 21 dans la direction radiale, lors d'un déplacement du piston du stabilisateur correspondant, dans la direction de l'axe 18.

[0031] On voit sur la figure 2 que les corps 15a, 15b et 15c des stabilisateurs 7a, 7b et 7c ne sont pas identiques, au moins en ce qui concerne leur partie d'extrémité et de raccordement. Le corps 15a du stabi­lisateur 7a comporte une partie antérieure dont l'ex­trémité constitue le raccord 11 et qui renferme un en­semble de guidage 24 du piston 17a, lors de ses dépla­cements suivant la direction de l'axe 18.

[0032] Le corps 15a comporte, à son extrémité oppo­sée au raccord 11, un raccord fileté mâle 25. Le corps 15b du stabilisateur 7b comporte, à son extrémité di­rigée vers le stabilisateur 7a, un raccord fileté fe­melle 26 de forme conique. Une pièce de raccordement tubulaire 27 permet de relier le corps 15a du stabili­sateur 7a au corps 15b du stabilisateur 7b, par des parties filetées de forme conique correspondant aux raccords filetés 25 et 26 des corps 15a et 15b respec­tivement.

[0033] Le corps 15b comporte, à son extrémité oppo­sée à l'extrémité constituant le raccord 26, un rac­cord fileté mâle 28 de forme conique destiné à coopé­rer directement avec un raccord femelle fileté de for­me conique correspondant usiné à l'une des extrémités du corps 15c du stabilisateur 7c.

[0034] Le corps 15c du stabilisateur 7c comporte à son extrémité opposée au raccord de jonction avec le raccord 28 du corps 15b du stabilisateur 7b un raccord fileté conique femelle 29 sur lequel on peut venir visser une pièce de jonction et de support 30 de forme tubulaire dont l'extrémité opposée au raccord 29 cons­titue le raccord fileté mâle 12.

[0035] L'ensemble représenté sur la figure 2 et comprenant les trois stabilisateurs 7a, 7b et 7c com­porte donc un corps tubulaire constitué par le corps 15a du stabilisateur 7a, la pièce de jonction 27, le corps 15b du stabilisateur 7b, le corps 15c du stabi­lisateur 7c et la pièce de jonction et de support 30, tous ces éléments étant reliés entre eux par des rac­cords filetés de forme conique.

[0036] Les pistons 17a, 17b et 17c disposés à l'in­térieur des corps 15a, 15b et 15c respectivement sont reliés par des entretoises tubulaires 32 et 33, si bien qu'ils sont solidaires, aussi bien en translation suivant la direction de l'axe 18 qu'en rotation autour de cet axe 18, dans l'alésage intérieur des corps de stabilisateur correspondants.

[0037] On voit que la pièce de jonction 27 comporte un alésage intérieur usiné de façon à recevoir une pièce d'appui 35 sur laquelle un ressort hélicoïdal 34 disposé autour de l'entretoise 32 vient en appui par l'une de ses extrémités. L'autre extrémité du ressort 34 est en appui contre une partie 32ʹ à grand diamètre de l'entretoise 32. Le ressort 34, intercalé entre la pièce 27 et l'entretoise 32, constitue un ressort de rappel de l'ensemble des pistons 17a, 17b et 17c re­liés par les entretoises 32 et 33, dans la direction de l'axe 18 et dans le sens opposé au sens de circula­tion du fluide de forage indiqué par la flèche 13.

[0038] La pièce de jonction et de support 30 porte à son extrémité dirigée vers l'intérieur du corps 15c où est placé le piston 17c, une pièce profilée 35, di­rigée suivant l'axe 18 du train de tiges.

[0039] Le piston 17c porte, à son extrémité dirigée vers l'aiguille 35, un prolongement 36 de forme tubu­laire dans l'alésage intérieur duquel est montée une bague profilée 37 d'une forme et d'un diamètre lui permettant de coopérer avec l'aiguille 35, lors du dé­placement de l'ensemble des pistons dans la direction de la flèche 13, pour créer une perte de charge très fortement accrue dans le fluide de forage en circula­tion.

[0040] Dans la position initiale des pistons telle que représentée sur la figure 2, l'extrémité de l'ai­guille 35 se trouve à proximité de la section de sor­tie de la bague 37.

[0041] Le prolongement 36 du piston 17c comporte également une roue libre 38 autorisant la mise en ro­tation de l'ensemble des pistons 17a, 17b et 17c, autour de l'axe 18, dans un seul sens.

[0042] Le piston 17a est solidaire d'un prolonge­ment tubulaire constituant une tige de support pour les pistons de guidage du dispositif 24.

[0043] Sur les figures 3a, 3b et 3c, on a représen­té la développée des surfaces d'actionnement 19a, 19b et 19c destinées à coopérer avec un jeu de doigts 20a, 20b et 20c, respectivement, pour le déplacememt radial des lames 21a, 21b et 21c des stabilisateurs 7a, 7b et 7c.

[0044] Il est bien évident que les surfaces d'ac­tionnement 19ʹa, 19ʹb et 19ʹc destinées à coopérer avec les doigts 20ʹa, 20ʹb et 20ʹc sont identiques et disposés de la même façon que les surfaces d'actionne­ment 19a, 19b et 19c, autour de la surface latérale des pistons 17a, 17b et 17c respectivement.

[0045] Sur les figures 3a, 3b et 3c, on a représen­té un tiers de la surface d'actionnement, les deux au­ tres tiers étant identiques et décalés angulairement de 120° sur la surface latérale du piston correspon­dant. Chacune des parties représentées sur les figures 3a, 3b et 3c permet d'obtenir un cycle complet de dé­placement d'un des doigts du stabilisateur.

[0046] De plus, les figures 3a, 3b et 3c ont été placées l'une par rapport à l'autre, de façon à indi­quer les positions relatives des différentes parties de ces surfaces d'actionnement sur les pistons 17a, 17b et 17c, quant à leur alignement longitudinal.

[0047] Les lignes horizontales des figures 3a, 3b et 3c en coïncidence correspondent aux génératrices de la surface latérale extérieure des pistons 17a, 17b et 17c solidaires les uns des autres.

[0048] Chacune des surfaces d'actionnement comporte des rampes 30 inclinées dans une direction radiale par rapport à l'axe 18 du train de tiges et des parties complémentaires 41 joignant les rampes 40 entre elles.

[0049] Sur les figures 3a, 3b et 3c, on a indiqué par des chiffres précédés du signe - (soit -2, soit -18), la profondeur en 10⁻³ m, de la rampe ou de la partie complémentaire, par rapport à la surface laté­rale nominale du piston correspondant, choisie comme référence.

[0050] On voit sur la figure 1, que les rampes 40 des pistons 17b et 17c respectivement, visibles sur cette figure, joignent une zone à faible profondeur sous la surface nominale du piston (2.10⁻³ m) à une zone à plus forte profondeur (18.10⁻³ m), c'est-à-dire deux zones situées à une distance radiale différente de l'axe 18 du train de tiges. L'image développée de ces rampes est visible en 40b et 40c sur les figures 3b et 3c respectivement.

[0051] Les parties de jonction 41 entre les rampes à profondeur constante (soit 2.10⁻³ m, soit 18.10⁻³ m) comportent une partie droite dirigée suivant la direc­tion des génératrices du piston correspondant et une partie brisée ou courbe permettant de relier deux par­ties droites successives de la surface d'actionnement dirigée suivant des génératrices du piston. Les sec­tions droites aussi bien que les sections courbes des parties complémentaires des surfaces d'actionnement sont à niveau constant.

[0052] Les surfaces d'actionnement constituent de plus, à l'extrémité aval des parties droites, des zones d'appui 42 des doigts d'actionnement 40 corres­pondant à une position stable des pistons et donc à une position de travail des stabilisateurs.

[0053] On a indiqué la profondeur de la surface d'appui 42 en-dessous de la surface nominale du pis­ton.

[0054] La profondeur -18 d'une zone 42 correspond à une position rétractée un doigt 20 et de la lame d'ap­pui 21, lorsque le doigt est en contact avec cette zone d'appui 42. Au contraire, la profondeur -2.10⁻³ m correspond à une position extraite du doigt et de la lame d'appui correspondante.

[0055] Sur la figure 2 qui correspond aux positions 42 de la première ligne horizontale supérieure des fi­gures 3a, 3b et 3c, les lames 21a et 21b sont en posi­tion rétractée et la lame 21c en position extraite. Ceci correspond à des zones d'appui 42a et 42b des doigts 20a et 20b situées à une profondeur -18 mm et une zone d'appui 42c située à une profondeur de 2 mm.

[0056] Par la suite, on va désigner par position 0 la position rétractée du doigt et de la lame d'appui correspondant à une coopération de ce doigt avec une zone d'appui 42 située au niveau -18 mm.

[0057] De même, on désignera par position 1, la position extraite du doigt et de la lame d'appui cor­respondant à la mise en appui du doigt avec une zone 42 située au niveau -2 mm.

[0058] La configuration représentée sur la figure 2 ou encore sur la première ligne horizontale des figu­res 3a, 3b et 3c peut être représentée par la désigna­tion 0 0 1.

[0059] De la même façon, les configurations suivan­tes correspondant aux lignes horizontales successives 2, 3 et 4 des figures 3a, 3b et 3c peuvent être repré­sentées par les désignations suivantes :
0 1 0 ; 1 0 0 ; 0 0 1.

[0060] On voit que chacune des configurations est différente de la configuration précédente et qu'il est possible d'obtenir à volonté l'une quelconque de trois configurations où l'un des stabilisateurs a ses lames d'appui en position extraite et où les deux autres stabilisateurs ont leurs lames d'appui en position ré­tractée.

[0061] Ces différentes configurations qui permet­tent de contrôler la direction du forage en utilisant trois stabilisateurs en série ayant chacun deux posi­tions stables de travail peuvent être obtenues par des déplacements simultanés des trois pistons 17a, 17b et 17c solidaires, sous l'effet du fluide de forage en circulation et du ressort de rappel 34.

[0062] On supposera qu'à l'instant initial, le dis­positif se trouve dans la configuration représentée à la figure 2, les doigts d'appui 20 étant en contact avec les zones d'appui 42a, 42b et 42c situées sur la première ligne des figures 3a, 3b et 3c.

[0063] Lorsque le fluide de forage circule dans le train de tiges et dans l'alésage intérieur des pistons 17a, 17b, 17c et des entretoises 32 et 33 avec un dé­bit correspondant au débit de service habituel du train de tiges, il ne se produit aucun mouvement de l'ensemble des pistons.

[0064] Pour provoquer un déplacement de l'ensemble des pistons, on élève le débit du fluide de forage, en agissant sur l'installation de pompage située en sur­face, jusqu'à une valeur Q_act correspondant au débit d'actionnement. Ce débit Q_act supérieur au débit de forage habituel produit une perte de charge au niveau du passage ménagé entre la bague 37 et l'aiguille 35 suffisante pour que la différence de pression de part et d'autre de l'ensemble des pistons 17a et 17b provo­que un déplacement de ces pistons dans le sens de la flèche 13. Ce déplacement provoque un déplacement re­latif du doigt 20a sur la partie droite 41 de la sur­face d'actionnement 19a au niveau -18 et simultané­ment, un déplacement des doigts 20b et 20c sur les rampes 40b et 40c respectivement. A l'extrémité des parties droites, les doigts 20a, 20b et 20c viennent en contact avec la partie courbe de la surface d'ac­tionnement et provoquent la rotation de l'ensemble des pistons 17a, 17b et 17c, dans le sens permis par la roue libre 38, c'est-à-dire dans le sens faisant pas­ser les doigts 20a, 20b et 20c de la première ligne à la second ligne horizontales des figures 3a, 3b et 3c.

[0065] Les doigts sont alors libérés et les pistons peuvent être ramenés par le ressort 34 qui a subi une compression pendant le mouvement précédent, le long des parties complémentaires 41 à niveau constant figu­rées à la seconde ligne des figures 3a, 3b et 3c.

[0066] Le mouvement sous l'effet du ressort produit une rotation de l'ensemble des pistons, lorsque les doigts viennent en contact avec la partie courbe de la surface d'actionnement correspondante située à l'ex­trémité des sections 41 à niveau constant. Les doigts sont ainsi amenés dans les positions stables 42 si­tuées à la deuxième ligne des figures 3a, 3b et 3c. Le dispositif est ainsi passé de la configuration 0 0 1 à la configuration 0 1 0.

[0067] Ce passage a pu être enregistré parfaitement en surface, par une mesure de pression, puisque le passage des pistons dans leur position avancée se tra­duit par une très forte augmentation de pression, la bague 37 et l'aiguille 35 coopérant pour créer une très forte perte de charge sur la circulation du flui­de de forage.

[0068] Le retour des pistons sous l'effet du res­sort 34 se traduit ensuite par un retour de la pres­sion à une valeur normale.

[0069] On peut ainsi facilement détecter les mouve­ments successifs de l'ensemble des pistons et en dé­duire la configuration obtenue.

[0070] Il est ainsi possible de programmer une configuration quelconque pour effectuer une correction de trajectoire voulue en fonction de la direction du forage mesurée à un certain moment, par exemple par un dispositif de mesure associé à l'outil.

[0071] Cette commande est effectuée de façon très simple depuis la surface et ne nécessite pas d'inter­vention indépendante sur chacun des stabilisateurs.

[0072] La structure du dispositif permettant d'ef­fectuer ces corrections et les moyens de commande qui lui sont associés sont particulièrement simples et peuvent être réalisés entièrement sous forme mécanique et hydraulique.

[0073] L'invention ne se limite pas au mode de réa­lisation qui a été décrit.

[0074] C'est ainsi qu'on peut utiliser plus de trois stabilisateurs en série ou, au contraire, uni­quement deux stabilisateurs et que chacun des stabili­sateurs peut comporter plus de deux positions stables, ce qui augmente le nombre de combinaisons possibles de position, c'est-à-dire le nombre de configurations de réglage de la trajectoire.

[0075] On peut imaginer d'autres moyens d'actionne­ment que le moyen d'actionnement à parte de charge du fluide de forage qui a été décrit.

[0076] Dans tous les cas, on utilisera un moyen d'actionnement commun pour l'ensemble des pistons qui restent solidaires lors de leur déplacement et un moyen commun pour créer une perte de charge importante dans le fluide de forage permettant de déterminer, depuis la surface, la position des pistons.

[0077] Les stabilisateurs peuvent être séparés par une distance quelconque, les longueurs des pièces de jonction entre les corps de stabilisateurs et des en­tretoises entre les pistons étant choisies en consé­quence.

[0078] L'invention s'applique à tout dispositif de forage utilisant un fluide circulant dans un train de tiges.

[0079] L'invention est également relative à un pro­cédé de réglage de la trajectoire d'un outil de forage fixé à l'extrémité d'un train de tiges sur lequel sont disposés au moins deux dispositifs de stabilisation comportant chacun un corps, un jeu de lames d'appui et un organe mobile dans le corps pour assurer l'extrac­tion des lames d'appui par rapport au corps dans une direction radiale par rapport au train de tiges.

[0080] Selon ce procédé, on actionne les organes mobiles simultanément de façon à obtenir une combinai­son voulue des positions d'extraction des lames d'ap­pui sur les dispositifs de stabilisation, cette combi­naison étant choisie dans un ensemble de combinaisons prédéterminées différentes correspondant chacune à une position des organes mobiles.

Revendications

1.- Dispositif de forage à trajectoire contrôlée comportant un train de tiges creuses (1) dans lesquelles circule un fluide de forage (2), un outil de forage fixé à l'une des extrémités du train de tiges et au moins deux dispositifs de stabilisation (7a, 7b, 7c) reliés au train de tiges en des endroits espacés axialement le long de ce train de tiges, com­portant chacun un corps (15a, 15b, 15c) relié au train de tiges (1) ayant un alésage central coaxial à l'alé­sage des tiges, au moins une lame d'appui (21a, 21b, 21c) montée mobile radialement dans le corps et un piston (17a, 17b, 17c) monté mobile dans la direction axiale de l'alésage pour l'actionnement de la lame d'appui dans le sens de son extraction radiale par dé­placement axial du piston (17a, 17b, 17c) entre une position initiale et une position finale, sous l'effet d'un moyen de commande ayant le fluide de forage pour source d'énergie, la lame et le piston étant rappelés par des moyens élastiques (22, 34) dans leur position rétractée et dans leur position initiale, respective­ment, chacun des pistons étant monté mobile dans l'a­lésage central du corps correspondant, non seulement en translation mais aussi en rotation autour de l'axe (13) du train de tiges (1) et comportant, sur sa sur­face latérale externe, des rampes longitudinales (40) inclinées dans une direction radiale par rapport à l'axe des tiges, placées les unes à la suite des autres suivant la périphérie du piston et reliées entre elles pour constituer une surface d'actionnement (19a, 19b, 19c) continue, par des parties complémen­taires (41, 42) pour le déplacement en rotation pas à pas du piston et son retour à sa position initiale, au moins un doigt d'actionnement (20) monté mobile radia­ lement dans le corps (15a, 15b, 15c) coopérant avec la surface d'actionnement d'une part et la lame (21a, 21b, 21c) d'autre part, caractérisé par le fait que les pistons (17a, 17b, 17c) des dispositifs de stabi­lisation (7a, 7b, 7c) de forme tubulaire sont solidai­res les uns des autres et comportent des moyens (35, 37) communs de création d'une perte de charge dans le fluide de forage et que les rampes (40) et les parties complémentaires (41) constituant la surface d'action­nement (19a, 19b, 19c) de chacun des pistons (17a, 17b, 17c) sont alignées dans la direction longitudina­le par rapport aux rampes (40) et aux parties complé­mentaires (41) des autres pistons (17a, 17b, 17c), l'inclinaison des rampes (40) et/ou le niveau constant des parties complémentaires (41) alignées étant tels que, pour chaque position successive stable (42) des pistons (17a, 17b, 17c), après une rotation autour de l'axe (18), les lames (21a, 21b, 21c) des dispositifs de stabilisation (7a, 7b, 7c) sont dans des positions d'extraction constituant une combinaison différente de la précédente.

2.- Dispositif de forage suivant la revendi­cation 1, caractérisé par le fait que les corps (15a, 15b, 15c) des dispositifs de stabilisation (7a, 7b, 7c) sont reliés entre eux par au moins une pièce de jonction de forme tubulaire et de direction longitudi­nale et que les pistons (17a, 17b, 17c) sont reliés entre eux par au moins une entretoise (32, 33) de forme tubulaire et de direction longitudinale.

3.- Dispositif de forage suivant la revendi­cation 2, caractérisé par le fait que le moyen de rap­pel de l'ensemble des pistons solidaires (17a, 17b, 17c) est constitué par un ressort hélicoïdal (34) in­tercalé entre une pièce d'appui (35) fixée à l'inté­ rieur d'une pièce de jonction (27) entre deux corps (15a, 15b) de deux dispositifs de stabilisation (7a, 7b) successifs et une partie d'appui en saillie (32ʹ) d'une entretoise (32) de jonction entre deux pistons successifs (17a, 17b).

4.- Dispositif de forage suivant l'une quel­conque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que les moyens (35, 37) de création de perte de charge dans le fluide de forage communs aux trois pistons sont constitués par un élément profilé de di­rection longitudinale disposé suivant l'axe du train de tiges (18) et solidaire du corps (15c) d'un des dispositifs de stabilisation (7c) et par une bague profilée (27) fixée sur le piston (17c) du dispositif de stabilisation (7c).

5.- Dispositif de forage suivant l'une quel­conque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'une roue libre (38) est associée à l'un des pistons (17c) pour autoriser le déplacement en rota­tion de l'ensemble des pistons (17a, 17b et 17c) soli­diares les uns des autres, dans un sens uniquement.

6.- Dispositif de forage suivant l'une quel­conque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que chacun des dispositifs de stabilisation (7a, 7b et 7c) comporte trois lames d'appui (21) disposées à 120° les unes des autres autour de l'axe du corps (15a, 15b, 15c) du dispositif de stabilisation cor­respondant et qu'à chacune des lames sont associés deux doigts d'actionnement (20a, 20ʹa).

7.- Dispositif de forage suivant l'une quel­conque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte trois dispositifs de stabilisation (7a, 7b et 7c) dont les lames (21) peuvent être pla­cées par les doigts d'actionnement (20) et les rampes (34) des surfaces d'actionnement (19a, 19b, 19c) dans une position rétractée ou dans une position extraite.

8.- Procédé de réglage de la trajectoire d'un outil de forage fixé à l'extrémité d'un train de tiges sur lequel sont disposés au moins deux disposi­tifs de stabilisation (7a, 7b, 7c) comportant chacun un corps (15a, 15b, 15c), un jeu de lames d'appui (21) et un organe mobile (17a, 17b, 17c) dans le corps (15a, 15b, 15c) pour assurer l'extraction des lames d'appui (21) par rapport au corps dans une direction radiale par rapport au train de tiges, caractérisé par le fait :
- qu'on actionne les organes mobiles (17a, 17b, 17c) simultanément de façon à obtenir une combinaison voulue des positions d'extraction des lames d'appui (21) sur les dispositifs de stabilisation (7a, 7b, 7c), cette combinaison étant choisie dans un ensemble de combinaisons prédéterminées différentes correspon­dant chacune à une position des organes mobiles (17a, 17b, 17c).

Dessins